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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspüren einer
Unterbrechung einer elektrischen Leitung, insbesondere einer Telefonleitung.
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Die
momentan eingesetzten Vorrichtungen zum Aufspüren einer Unterbrechung einer
Telefonleitung enthalten ein monostabiles Relais, das sich bei einer
gegebenen Spannung der Telefonleitung in einem angezogenen Zustand
befindet und in seinen stabilen abgefallenen Zustand übergeht,
nachdem die Spannung der Telefonleitung eine vorbestimmte Zeitdauer
lang ausgeblieben ist. Derartige Erfassungsvorrichtungen erfordern
die Verwendung einer externen elektrischen Energiequelle.
US 3,887,824 beschreibt
eine Schaltung zur Verbindungsüberwachung
für zentrale
Fernschreibvermittlungsanlagen, die eine Unterbrechung der Leitung
erkennt.
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Die
vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1
hat eine Vorrichtung zur Erfassung einer Unterbrechung einer elektrischen
Leitung zum Ziel, die keine derartige externe elektrische Energiequelle
benötigt.
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Die
Vorrichtung zur Erfassung einer Unterbrechung einer elektrischen
Leitung, insbesondere einer Telefonleitung, weist ein bistabiles
Relais mit einem zur Veränderung
seines Zustands bewegbaren Glied, das in der Lage ist, über wenigstens
eine Spule aktiviert zu werden, und dessen äußere Anschlusskontakte geeignet
sind, um mit äußeren Mitteln
verbunden zu werden, Mittel, die dazu dienen, der wenigstens einen
Spule beim Anlegen einer Spannung an die elektrische Leitung einen
elektrischen Impuls zuzuführen,
der mittels der elektrischen Energie der elektrischen Leitung erzeugt
wird, um das Relais in einen ersten Zustand zu versetzen, sowie
Mittel aufweist, die dazu dienen, der wenigstens einen Spule bei
einer Unterbrechung der elektrischen Leitung einen elektrischen
Impuls zuzuführen,
der von Mitteln zur Speicherung elektrischer Energie erzeugt wird, die über die
elektrische Leitung aufgeladen werden, um das Relais in einen zweiten
Zustand zu versetzen.
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Gemäß einer
Abwandlung der Erfindung weisen die Mittel zur Zuführung eines
elektrischen Impulses an die zweite Spule vorzugsweise Mittel auf,
die dazu dienen, diesen elektrischen Impuls in Bezug auf den Einsetzzeitpunkt
einer Unterbrechung der elektrischen Leitung über eine vorbestimmte Verzögerungszeit
hinweg zu verzögern
und diesen elektrischen Impuls erst dann zuzuführen, wenn diese Unterbrechung
während
einer Dauer, die wenigstens gleich der Verzögerungszeit ist, aufrecht erhalten wird.
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Gemäß einer
weiteren Abwandlung der Erfindung weist die Erfassungsvorrichtung
vorzugsweise Betätigungsmittel
auf, die auf die Mittel zur Zuführung
der elektrischen Impulse in Abhängigkeit
von dem auf einen Referenzwert bezogenen Wert der Spannung an der
elektrischen Leitung einwirken.
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Gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Variante
weisen die Mittel zur Zuführung
der elektrischen Impulse vorzugsweise zwei Transistoren auf, deren
Emitter miteinander verbunden sind und deren Kollektoren jeweils
mit einem Anschluss einer ersten bzw. einer zweiten Spule verbunden
sind, wobei die Emitter über
einen zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehenen Kondensator
mit einem der Pole verbunden sind und die Basen der Transistoren
mit dem Aus gang eines Betätigungskomparators
verbunden sind, der in der Lage ist, einen ersten Zustand einzunehmen,
wenn die Spannung an der elektrischen Leitung größer ist als ein vorbestimmter Wert,
und einen zweiten Zustand einzunehmen, wenn die Spannung an der
elektrischen Leitung kleiner ist als dieser vorbestimmte Wert, wobei
die anderen Anschlüsse
der Spulen mit den Polen der elektrischen Leitung verbunden sind,
in der Weise, dass, wenn der Ausgang des Komparators in seinen ersten Zustand übergeht,
die Pole über
eine der genannten Spülen,
einen der Transistoren und den Kondensator miteinander verbunden
sind, wobei der elektrische Impuls während des Aufladevorgangs des
Kondensators dieser Spule zugeführt
wird, und dass, wenn der Ausgang des Komparators in seinen zweiten
Zustand übergeht,
der aufgeladene Kondensator über den
anderen Transistor und die andere Spule entladen wird, wobei elektrische
Impuls während
des Entladevorgangs des Kondensators dieser anderen Spule zugeführt wird.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung weisen die Mittel zur Zuführung der elektrischen Impulse
zwei Transistoren auf, deren Emitter miteinander und mit einem Anschluss
der Spule verbunden sind und deren Kollektoren jeweils an die Pole
der elektrischen Leitung angeschlossen sind, wobei der andere Anschluss
der Spule über
einen Kondensator an einen der Pole der elektrischen Leitung angeschlossen
ist, die Basen der Transistoren an den Ausgang eines Betätigungskomparators
angeschlossen sind, der in der Lage ist, einen ersten Zustand einzunehmen,
wenn die Spannung der elektrischen Leitung größer ist als ein vorbestimmter Wert,
und einen zweiten Zustand einzunehmen, wenn die Spannung der elektrischen
Leitung kleiner ist als dieser vorbestimmte Wert, in der Weise,
dass, wenn der Aus gang des Komparators in seinen ersten Zustand übergeht,
die Pole über
einen der Transistoren, die Spule und den Kondensator miteinander
verbunden sind, wobei der elektrische Impuls während des Aufladevorgangs des
Kondensators dieser Spule zugeführt
wird, und dass sich der aufgeladene Kondensator, wenn der Ausgang
des Komparators in seinen zweiten Zustand übergeht, über die Spule und den anderen
Transistor entlädt,
wobei der elektrische Impuls während
des Entladevorgangs des Kondensators dieser weiteren Spule zugeführt wird.
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Gemäß einer
weiteren Abwandlung der Erfindung weist die Erfassungsvorrichtung
vorzugsweise einen weiteren Kondensator zur Speicherung elektrischer
Energie aus der elektrischen Leitung auf, wobei dieser Kondensator
in der Weise eingebaut ist, um im Falle einer Unterbrechung der
Letzteren entladen zu werden, und er mit einem Eingang des Komparators
in der Weise verbunden ist, dass, wenn die von dem weiteren Kondensator
gelieferte Spannung bis zum Ablauf einer Verzögerungszeit in Bezug auf den
Zeitpunkt der Unterbrechung den vorbestimmten Wert passiert, der
Komparator in seinen vorerwähnten
zweiten Zustand übergeht.
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Die
vorliegende Erfindung wird beim Studium der Vorrichtungen zur Erfassung
einer Unterbrechung der Telefonleitung verständlicher, die hier zu Beispielszwecken
und ohne den Schutzbereich zu beschränken beschrieben und in der
beigefügten Zeichnung
veranschaulicht sind, in der zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
einer Erfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
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und 2 eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ersichtlich, dass eine
Vorrichtung 1 zum Aufspüren
einer Unterbrechung einer elektrischen Leitung veranschaulicht ist,
die durch eine Telefonleitung mit zwei elektrischen Leitungsdrähten gebildet
ist, die jeweils einen Pluspol (+) 2 bzw. einen Massepol 3 bilden.
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Die
Vorrichtung 1 umfasst ein bistabiles Relais 4,
das ein zur Veränderung
des Zustands bewegbares Glied 5 aufweist, das in der Lage
ist, eine stabile erste Stellung, in der er einen gemeinsamen Anschluss 6 mit
einem ersten Anschlusskontakt 7 verbindet, sowie eine stabile
zweite Stellung einzunehmen, in der er den gemeinsamen Anschluss 6 mit
einem zweiten Anschlusskontakt 8 verbindet.
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Das
Relais 4 weist ferner eine erste Spule 9 sowie
eine zweite Spule 10 auf, die, wenn sie jeweils von einem
elektrischen Strom durchflossen sind, es ermöglichen, das bewegbare Glied
jeweils in seine erste Stellung in Kontakt mit dem ersten Anschlusskontakt 7 bzw.
in seine zweite Stellung in Kontakt mit dem zweiten Anschlusskontakt 8 übergehen
zu lassen.
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Die
Vorrichtung 1 weist außerdem
einen ersten und einen zweiten Transistor 11 und 12 sowie
einen Kondensator 13 zur Speicherung elektrischer Energie
auf, die auf die folgende Weise eingebaut sind.
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Der
Kollektor des Transistors 11 ist mit dem (+)-Pol 2 über die
Spule 9 und einen Strombegrenzer 9a verbunden, während sein
Emitter mit dem Emitter des Transistors 12 und über einen
Kondensator 13 mit dem Massepol 3 verbunden ist.
Der Kollektor des Transistors 12 ist an die Masse 3 über die
Spule 10 angeschlossen. Die Basen der Transistoren 11 und 12 sind
miteinander verbunden und über
einen Widerstand 15 an den Ausgang eines Komparators 14 angeschlossen.
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Ein
Eingang des Komparators 14 ist an einen Schaltkreis 16 angeschlossen,
der ein Signal liefert, das einer Referenzspannung entspricht. Sein
anderer Eingang ist über
einen Widerstand 17 und einen Transistor 18 mit
dem (+)-Pol 2, über
einen Widerstand 19 mit der Masse 3 und über einen
Widerstand 20 mit dem Ausgang des Komparators 14 verbunden.
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Außerdem ist
der gemeinsame Anschlusspunkt zwischen dem Widerstand 17 und
dem Transistor 18 über
einen Kondensator 21 an den Massepol 3 angeschlossen.
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Die
Vorrichtung 1 weist darüber
hinaus einen Verstärker 22 auf,
dessen ein Eingang über
einen Widerstand 23 mit dem Massepol 3 verbunden
ist, während
der andere Eingang an den Schaltkreis 16 angeschlossen
ist, der das Referenzspannungssignal zur Verfügung stellt, und dessen Ausgang
an die Basis des Transistors 18 über einen Zenerdiode 24 sowie an
seinen mit dem Widerstand 23 verbundenen Eingang über einen
Widerstand 25 angeschlossen ist, wobei die Basis des Transistors 18 ferner über einen Widerstand 26 an
den (+)-Pol 2 angeschlossen ist.
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Die
Spannungsversorgung des Komparators 14, der Referenz 16 und
des Verstärkers 22 erfolgt über den
gemeinsamen Anschlusspunkt zwischen dem Widerstand 17,
dem Kondensator 21 und dem Transistor 18.
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Im Übrigen sind
der gemeinsame Anschluss 6 und die Anschlusskontakte 7 und 8 des
Relais 4 jeweils mit einem in Bezug auf die Erfassungsvorrichtung 1 externen
Empfangskreis 27 verbunden, der in der Lage ist, die aus
der Stellung des bewegbaren Glieds 5 resultierenden elektrischen
Signale auszuwerten.
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Es
wird nun die Funktionsweise der Erfassungsvorrichtung 1 beschrieben,
wobei berücksichtigt
wird, dass beispielsweise in einem stromführenden und normalen Betrieb
die minimale Spannung der Telefonleitung 2, 3 in
der Größenordnung
von fünf Volt
liegt, während
im Ruhezustand diese Spannung in der Größenordnung von achtundvierzig
Volt liegt.
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Beim
Anlegen einer Spannung an die Telefonleitung 2, 3 steigt
die Spannung an den Anschlüssen
des Kondensators 21 wegen des über den Widerstand 26 unter
Vorspannung gesetzten Transistors 18 an. Diese Spannung
ist auf Grund des durch den Verstärker 22 und die Zenerdiode 24 gebildeten Reglers
begrenzt, beispielsweise auf 3,6 Volt.
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Der
Ausgang des Komparators 14 befindet sich in seinem „hohen" Zustand. Folglich
ist der Transistor 12 gesperrt, während der Transistor 11 leitend ist.
Ein Strom strömt
durch die erste Spule 9, den Transistor 11 und
den Kondensator 13, der sich auflädt. Dieser Strom erzeugt in
der Spule 9 einen elektrischen Impuls, der bis der Kondensator 13 aufgeladen
ist, beispielsweise bis zu einigen Hundertstel Sekunden lang, andauert.
Dieser elektrische Impuls ruft eine derartige Betätigung des
bewegbaren Glieds 5 des Relais 4 hervor, das dieses
in seine erste Stellung in Kontakt mit dem ersten Anschlusskontakt 7 dieses
Relais ge bracht oder in dieser Stellung gehalten wird. Wenn der
Kondensator 13 aufgeladen ist, fließt der Strom nicht mehr.
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Bei
der Unterbrechung der Telefonleitung 2, 3 fällt die
Spannung an den Anschlüssen
des Kondensators 21 auf Grund der Tatsache langsam ab, dass
sich dieser Kondensator 21 entlädt, indem er insbesondere den
Komparator 14, die Referenzschaltung 16 und den
Verstärker 22 speist.
Sobald diese Spannung einen vorbestimmten Wert erreicht, der der
durch den Referenzschaltkreis 16 festgelegten Schwelle
entspricht, beispielsweise nach Ablauf ungefähr einer Minute, ändert der
Ausgang des Komparators 14 den Zustand und geht in seinen „niedrigen" Zustand über. Als
Folge hiervon wird der Transistor 11 gesperrt, während der
Transistor 12 leitend wird. Somit entlädt sich der Kondensator 13 durch
die Spule 10 hindurch über
den Transistor 12, wodurch ein elektrischer Impuls erzeugt
wird, der die Betätigung
des bewegbaren Glieds 5 des Relais 4 hervorruft,
um ihn von seiner vorerwähnten
ersten Stellung in seine zweite Stellung in Kontakt mit dem zweiten Anschlusskontakt 8 dieses
Relais übergehen
zu lassen.
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Die
zeitliche Verzögerung
dieser Betätigung des
Relais 4 ist in erster Linie durch die Eigenschaften des
Kondensators 21 bestimmt, die derart vorgesehen sein können, um
einen Zeitversatz von etwa einer Minute festzusetzen. Dieser Zeitversatz
ermöglicht
es, das bewegbare Glied 5 des Relais 4 im Falle von eine
geringere Zeitdauer aufweisenden Unterbrechungen der Telefonleitung 2, 3 in
seiner ersten Stellung zu halten, die insbesondere von der Übertragung
nummerischer Signale, die „Nullen" der Spannung enthalten, über diese
Telefonleitung herrühren.
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Die
Erfassungsvorrichtung 1 weist darüber hinaus die folgenden Vorteile
auf.
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Eine
in die Telefonleitung 2, stromaufwärts der Vorrichtung 1 eingefügte Gleichrichterschaltung mit
einer Diodenbrücke
ermöglicht
es, sich von der Polarität
der Telefonleitung 2, 3 loszulösen. Die Differentialschaltung
ermöglicht
es, die Erfassungsvorrichtung 1 gegen Überspannungen zu schützen, die beispielsweise
durch Blitzeinschlag hervorgerufen sein können.
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Der
Verstärker 22 verstärkt die
durch den Referenzschaltkreis 16 bereitgestellte Referenzspannung.
Die Zenerdiode 24 führt
einen Spannungsversatz ein, um die Spannung zwischen der Basis und
dem Emitter des Transistors 18 aufzuheben. Die Bauteile
können
derart ausgewählt
sein, um eine Spannung von 3,6 Volt zu erhalten. Der Transistor 18 dient
als Last und gleicht Abweichungen zwischen der regulierten Spannung
und der Spannung der Telefonleitung 2, 3 aus.
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Der
Komparator 22 und die Wiederstände 17, 19 und 20 sorgen
für einen
Abgleich der Spannungen.
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Die
Transistoren 11 und 12, der Komparator 14,
der Widerstand 15, die Spannung der Telefonleitung 2, 3 und
die Spannung des Kondensators 13 bilden die Betätigungsmittel
für das
bistabile Relais 4.
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Der
Kondensator 21 stellt den Zeitversatz zwischen dem Einsetzen
der Unterbrechung der Telefonleitung 2, 3 und
dem Zeitpunkt der Zustandsänderung
des Relais 4 bei dieser Unterbrechung sicher.
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Aus
dem Voranstehenden ergibt sich, dass die vorgeschlagene Erfassungsvorrichtung 1 ohne eine
externe Stromversorgung funktioniert und nur elektrische Energie
verwendet, die durch die Telefonleitung 2, 3 zugeführt wird,
und zwar einerseits beim Anlegen einer Spannung an diese Leitung
und andererseits bei Unterbrechungen dieser Leitung auf Grund der
Speicherung elektrischer Energie in dem Kondensator 13,
der nach einer Unterbrechung der Telefonleitung 2, 3 den
Betätigungsimpuls
für das
Relais 4 erzeugt, und des Kondensators 21, der
die Verzögerung
dieser Betätigung
sicherstellt.
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Indem
nun auf die 2 Bezug genommen wird, ist ersichtlich,
dass sich die veranschaulichte Erfassungsvorrichtung 28 von
derjenigen, die im Zusammenhang mit der 1 beschrieben
ist, dadurch unterscheidet, dass die Spulen 9 und 10 weggelassen
sind, der Kollektor des Transistors 11 an den Pol 2 der
Telefonleitung über
den Strombegrenzer 9a angeschlossen ist und der Kollektor
des Transistors 12 unmittelbar an den Pol 3 der
Telefonleitung angeschlossen ist, dass die gemeinsamen Emitter der Transistoren 11 und 12 an
den Pol 3 der Telefonleitung über eine Spule 29 und
einen Kondensator 30 zur Speicherung elektrischer Energie
angeschlossen sind, wobei die Spule 29 in der Nähe des bewegbaren
Glieds 5 des Relais 4 positioniert ist.
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Diese
Erfassungsvorrichtung 28 funktioniert in gleicher Weise
wie die Erfassungsvorrichtung 1.
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Beim
Anlegen einer Spannung an die Telefonleitung 2, 3 fließt nämlich durch
die Wirkung des Komparators 14, der bewirkt, dass der Transistor 12 gesperrt
ist und dass der Transistor 11 durchlässig ist, ein Strom durch den
Transis tor 11 und die Spule 29 hindurch und zu
dem Kondensator 30, der sich auflädt. Dieser Strom ruft einen
elektrischen Impuls hervor, der so lange andauert, bis der Kondensator aufgeladen
ist. Dieser elektrische Impuls ruft eine Betätigung des bewegbaren Glieds 5 des
Relais 4 in der Weise hervor, dass dieses in seine erste
Stellung in Kontakt mit dem ersten Anschlusskontakt 7 des
Relais gebracht oder in dieser Stellung gehalten wird. Wenn der
Kondensator 30 aufgeladen ist, fließt der Strom nicht mehr.
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Bei
der Unterbrechung der Telefonleitung 2, 3 entlädt sich
der Kondensator unter der Wirkung des Komparators 14, der
bewirkt, dass der Transistor 11 in seinen gesperrten Zustand übergeht
und dass der Transistor 12 leitend wird, durch die Spule 29 hindurch über den
Transistor 12, wodurch ein elektrischer Impuls hervorgerufen
wird, der zu der Betätigung
des bewegbaren Glieds 5 des Relais 4 führt, um ihn
aus seiner vorerwähnten
ersten Stellung in seine zweite Stellung in Kontakt mit dem zweiten
Anschlusskontakt 9 dieses Relais übergehen zu lassen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier oben beschriebenen
Beispiele beschränkt.
Vielmehr sind unterschiedliche Abwandlungen der Realisierungsformen
möglich,
ohne dass der Schutzumfang, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist, verlassen wird.